短路電流分析及計(jì)算

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1、第四章短路電流分析及計(jì)算第一節(jié)短路的原因及作用建筑配電與設(shè)計(jì)第四章短路電流分析及計(jì)算一、短路原因及危害造成短路故障的主要原因是電氣設(shè)備載流部分的絕緣損壞。設(shè)備長期運(yùn)行引起絕緣老化，原因：絕緣強(qiáng)度不夠而被正常電壓擊穿，設(shè)備本身不合格，設(shè)備絕緣受到外力損傷而造成短路。設(shè)備絕緣正常而被過電壓（包括雷電過電壓）擊穿，建筑配電與設(shè)計(jì)第四章第一節(jié)短路的原因及作用危害：1.元件發(fā)熱2.引起很大的電磁力3.導(dǎo)致用電設(shè)備的正常工作遭到破壞4.造成停電事故5.單相接地短路將引起三相電流不對稱電流流過導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生的發(fā)熱量與電流平方、持續(xù)時(shí)間、導(dǎo)體電阻的乘積正成比。由于短路電流很大，即使流

2、過的時(shí)間很短，也會(huì)使電氣元件產(chǎn)生不能允許的過熱，致使設(shè)備損壞。電流流過兩平行導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生的電磁力與兩導(dǎo)體中電流的乘積成正比，所以短路電流會(huì)產(chǎn)生很大的電磁力。如果導(dǎo)體和它的固定體不夠堅(jiān)固，就可能遭到電磁力的破壞。例如感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，其電磁轉(zhuǎn)矩是與電源電壓平方成正比的，當(dāng)發(fā)生短路時(shí)由于電壓降低很多，至使電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩下降，可能不足以帶動(dòng)負(fù)載工作，直至使電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)，進(jìn)而造成更大的故障。短路點(diǎn)越是靠近電源，所造成的停電范圍就越大，給國民經(jīng)濟(jì)帶來的損失也越大。從而使輸電線附近產(chǎn)生強(qiáng)大的磁場，這對同它平行架設(shè)的通訊線路和其它弱電控制信號線路是很不利的，可能產(chǎn)生嚴(yán)重的電磁干擾，甚至使

3、控制信號誤動(dòng)作而造成事故。建筑配電與設(shè)計(jì)第四章第一節(jié)短路的原因及作用二、短路形式在三相電力系統(tǒng)中，可能發(fā)生短路故障的形式有：三相短路用符號k(3)表示兩相短路用符號k(2)表示單相短路用符號k(1)表示兩相接地短路用符號k(1,1)表示，單相短路用符號k(1)表示兩相接地短路用符號k(1,1)表示，三相短路屬于對稱短路，其它形式的短路都屬于不對稱短路。在電力系統(tǒng)中，發(fā)生單相接地短路的可能性最大，但三相短路的短路電流最大。第二節(jié)無限大容量電力系統(tǒng)發(fā)生三相短路時(shí)物理過程分析建筑配電與設(shè)計(jì)一、無限大容量系統(tǒng)第四章第二節(jié)無限大容量電力系統(tǒng)發(fā)生三相短路時(shí)物理過程分析電源的容

4、量無限大，也就是說這個(gè)電源可以提供的功率無限大。若系統(tǒng)的輸出電壓U為一定值，則電流I即為無限大；無限大容量系統(tǒng)不論電路電流多大，電源電壓U不變，即為恒壓源(理想電壓源)。無限大容量系統(tǒng)相當(dāng)于電源內(nèi)阻為零的電力系統(tǒng)。無限大容量系統(tǒng)也只能是近似的。在工程上一般認(rèn)為，如果用戶裝機(jī)容量小于系統(tǒng)總?cè)萘康?/50，則可按系統(tǒng)變壓器二次側(cè)發(fā)生短路，一次側(cè)電壓維持不變的假設(shè)來計(jì)算短路電流不會(huì)引起較大的誤差。建筑配電與設(shè)計(jì)第四章第一節(jié)短路的原因及作用二、三相短路的物理過程右圖為一電源為無限大容量的供電系統(tǒng)。即：電源對稱，線路阻抗對稱，三相負(fù)載也對稱。此系統(tǒng)為三相對稱系統(tǒng)。圖中的電源

5、電壓Uf為相電壓。此電路可以化成如右圖所示單相電路來進(jìn)行計(jì)算，若發(fā)生如右圖所示的三相對稱短路，由于電路仍然是三相對稱的，同樣可以化成如右下圖所示的單相電路來計(jì)算。則：對三相短路物理過程的分析就變成了對正弦激勵(lì)下RL串聯(lián)電路過渡過程的分析。建筑配電與設(shè)計(jì)第四章第一節(jié)短路的原因及作用短路電流在起始一段時(shí)間內(nèi)應(yīng)由兩部分組成：一部分是線路電感儲(chǔ)能作用在短路回路阻抗上產(chǎn)生的電流，這部分電流是按指數(shù)規(guī)律衰減的，會(huì)隨著線路電感中的儲(chǔ)能在線路電阻上消耗而衰減為零，我們稱此部分電流為短路電流的暫態(tài)分量，或叫做非周期分量inf；另一部分是電源作用在短路回路阻抗上產(chǎn)生的電流，這部分電流

6、隨時(shí)間按正弦規(guī)律變化，我們稱此部分電流為短路電流的穩(wěn)態(tài)分量，或叫做周期分量if。ik(3)tikinfifipIfmi在圖中我們可以看出，在過渡過程期間，短路全電流瞬時(shí)值為：nffkiii+=當(dāng)短路電流暫態(tài)分量衰減為零，則過渡過程結(jié)束，電路進(jìn)入新的穩(wěn)態(tài)，此時(shí)短路全電流瞬時(shí)值為：，即短路電流為短路電流的周期分量或穩(wěn)態(tài)分量。fkii=建筑配電與設(shè)計(jì)第四章第一節(jié)短路的原因及作用二、與短路有關(guān)的物理量與短路電流相關(guān)的物理量主要包括：短路電流穩(wěn)態(tài)分量（也稱為周期分量）if；短路沖擊電流ip；短路電流暫態(tài)分量（也稱為非周期分量）inf；短路全電流ik；短路穩(wěn)態(tài)電流I?1.短路

7、穩(wěn)態(tài)電流一般短路0.2秒后短路電流暫態(tài)分量衰減完畢，此后短路電流只有按正弦規(guī)律周期變化的穩(wěn)態(tài)分量，這時(shí)的短路電流稱為短路穩(wěn)態(tài)電流，其有效值用I?表示。在無限大容量系統(tǒng)中，短路穩(wěn)態(tài)電流有效值也稱短路電流周期分量有效值，I?=Ik一般在短路電流的計(jì)算中，首先計(jì)算的就是短路穩(wěn)態(tài)電流有效值，或稱短路電流周期分量有效值，并由此計(jì)算其它短路電流或其它短路參數(shù)。即：ik(3)tikinfifipIfmI∞建筑配電與設(shè)計(jì)第四章第一節(jié)短路的原因及作用2.沖擊電流由下圖所示的短路電流波形可以看出，短路后在半個(gè)周期（0.01秒）內(nèi)，短路電流瞬時(shí)值達(dá)到最大，這一瞬時(shí)電流稱為短路沖擊電流i

8、p。短路沖